DE60317548T2

DE60317548T2 - REAMERANORDNUNG

Info

Publication number: DE60317548T2
Application number: DE60317548T
Authority: DE
Inventors: Stefan Virtanen
Original assignee: Atlas Copco Secoroc AB
Current assignee: Epiroc Drilling Tools AB
Priority date: 2002-11-07
Filing date: 2003-09-24
Publication date: 2008-09-18
Anticipated expiration: 2023-09-25
Also published as: DE60317548D1; WO2004042183A1; ZA200503557B; EP1558832A1; AU2003265181A1; SE0203286L; CA2503815A1; EP1558832B1; PE20040382A1; SE524178C2; ES2295693T3; US20060096788A1; ATE378498T1; SE0203286D0

Abstract

A reamer assembly for widening a drilled pilot hole or for widening a hole that has been widened in a first step in a down-the-hole drilling operation, includes a shank (14) for attachment of the reamer to the end of a down-the-hole hammer drill and a conical drill bit or crown (15). The conical bit (15) of the reamer is divided into at least three segments (18) which are terminated with a transverse end surface (21) that directly connects the conical segments and at least three of the segments (18) include drill buttons (16) that are disposed equidistantly from the centre axis of the drill bit (15).

Description

Die Erfindung betrifft eine Räumbohrer-Baugruppe, d. h. einen Bohrer zum Aufweiten eines gebohrten Pilotlochs oder zum Aufweiten eines Loches, das bei einem ersten Schritt bei einem Tiefloch-Bohrvorgang aufgeweitet wurde.The The invention relates to a reamer assembly, d. H. a drill for expanding a drilled pilot hole or to widen a hole in a first step at a Deep hole drilling was widened.

Räumeinrichtungen dieser Art beinhalten einen Schaft zur Befestigung des Bohrers am Ende eines Tiefloch-Bohrhammers, einen konischen Bohrmeißel und einen Pilotkörper, der an dem einen Ende des Bohrmeißels angeordnet ist. Der Pilotkörper weist einen etwas geringeren Außendurchmesser als das vorgebohrte Pilotloch auf, so dass ermöglicht wird, dass der Pilotkörper im vorgebohrten Pilotloch hinabgleitet und dadurch den Bohrer führt, um dem Pilotloch zu folgen.reamers of this type include a shank for attaching the drill on End of a deep hole rotary hammer, a conical drill bit and a pilot body, which is arranged at the one end of the drill bit. The pilot body points a slightly smaller outer diameter as the pre-drilled pilot hole, so that allows the pilot body in slides down pilot hole and thereby guides the drill to to follow the pilot hole.

Ein Problem bei derartigen Räumeinrichtungen besteht darin, dass, falls der Bohrmeißel oder die -krone geringfügig schief ist und dadurch verursacht, dass der Pilotkörper mit der Kante des Pilotlochs in Kontakt kommt, die Gefahr besteht, dass der Schaft reißt oder bricht, was zu Betriebsausfällen und Stillständen führt. Derartige Ausfälle können auch zu weiteren Komplikationen führen, beispielsweise der Notwendigkeit, den im Bohrloch verlorengegangenen Bohrmeißel "herauszufischen".One Problem with such clearing devices is that if the drill bit or crown slightly skewed is and thereby causes the pilot body with the edge of the pilot hole comes in contact, there is a risk that the shank breaks or breaks, causing downtime and stoppages leads. Such failures can also lead to further complications, such as the need to to "fish out" the drill bit lost in the borehole.

Ein weiteres Problem besteht darin, dass größere Bohrspäne nur unter Schwierigkeiten in das Pilotloch hinabfallen und dadurch den Bohrort verlassen. Bei großen Spänen, die trotz ihrer umfangreichen Größe in das Pilotloch hinabfallen können, besteht die Gefahr, dass sie im Loch hängenbleiben und dieses blockieren, so dass sie ein Hindernis für den Pilotkörper darstellen, der nicht über eine Schneideinrichtung verfügt, und dadurch den Bohrvorgang unterbrechen, bis die Späne entfernt werden können.One Another problem is that larger drill chips only with difficulty fall down into the pilot hole and thereby leave the drill site. For big ones chips, who despite their extensive size in the Can fall down pilot hole, there is a danger that they will get stuck in the hole and block it so they are a hindrance to the pilot body do not represent has a cutting device, and thereby interrupt the drilling process until the chips are removed can be.

Ein Beispiel einer Räumeinrichtung der zuvor beschriebenen Art ist aus US-A-3,885,638 bekannt. Sogar wenn diese Räumeinrichtung am Ende des Pilotkörpers angeordnete Schneideinrichtungen beinhaltet, um einige der Probleme mit das Pilotloch blockierenden Spänen zu lösen, beinhaltet diese Räumeinrichtung einen Pilotkörper und ist daher gegen Kontakte mit der Kante oder den Seitenwänden des Pilotlochs empfindlich.An example of a broach of the type described above is off US-A-3,885,638 known. Even if this reamer includes cutters located at the end of the pilot body to solve some of the problems with the pilot hole blocking chips, this reamer includes a pilot body and is therefore susceptible to contact with the edge or sidewalls of the pilot hole.

US-A-4,515,227 zeigt auch eine Räumeinrichtung des Standes der Technik. US-A-4,515,227 also shows a broaching device of the prior art.

Ein weiterer Nachteil bei derartigen Räumeinrichtungen besteht darin, dass eine Räumeinrichtung für jede Pilotlochgröße zur Verfügung stehen muss, damit der Pilotkörper fähig ist, durch das Loch zu passieren und dadurch die Räumeinrichtung während des Räumprozesses zu führen.One Another disadvantage of such clearing devices is that that a clearing device for every Pilot hole size must be available, thus the pilot body is capable to pass through the hole and thereby the clearing device during the reaming process respectively.

Demgemäß besteht ein Ziel der Erfindung darin, eine neuartige Räumeinrichtungsbaugruppe bereitzustellen, die es gestattet, alle diese Probleme und Nachteile zu vermeiden.Accordingly, there is an object of the invention to provide a novel reaming assembly, which allows to avoid all these problems and disadvantages.

Dieses Ziel wird dadurch erreicht, dass die konische Konfiguration des Bohrmeißels der Räumeinrichtung in mindestens drei Segmente unterteilt ist, die in einer Transversal-Endfläche enden, welche die konischen Segmente direkt verbindet, und dass ein Bohrknopf in mindestens drei der Segmente vorgesehen ist, wobei die Bohrknöpfe äquidistant zur Mittelachse des Bohrmeißels angeordnet sind.This Goal is achieved by the conical configuration of the drill bit the clearing device is divided into at least three segments that terminate in a transversal endface, which connects the conical segments directly, and that a drill button is provided in at least three of the segments, wherein the drill buttons equidistant to the central axis of the drill bit are arranged.

Die Erfindung wird nachfolgend detaillierter anhand eines einzigen Beispiels mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben; in diesen sind:The The invention will be described in greater detail below with reference to a single example described with reference to the accompanying drawings; in these are:

1 eine schematische Darstellung einer bekannten Räumeinrichtungsbaugruppe, die bei Gesteinsbohrvorgängen verwendet wird; 1 a schematic representation of a known Räumeinrichtungsbaugruppe that is used in rock drilling operations;

2 eine entsprechende Ansicht einer Räumeinrichtungsbaugruppe der Erfindung zur Verwendung bei Gesteinsbohrvorgängen; 2 a corresponding view of a Räumeinrichtungsbaugruppe of the invention for use in rock drilling operations;

3 eine schematische Darstellung einer Projektion in eine gemeinsame Ebene der Bohrknöpfe in einem einzigen Segment der Räumeinrichtung; 3 a schematic representation of a projection in a common plane of the drill buttons in a single segment of the clearing device;

4 eine schematische und perspektivische Darstellung einer Räumeinrichtung gemäß der Erfindung; und 4 a schematic and perspective view of a broaching device according to the invention; and

5 eine Stirnansicht der in 4 dargestellten Räumeinrichtung, von der Bohrerseite her gesehen. 5 an end view of in 4 shown broaching device, seen from the drill side.

1 zeigt somit eine Räumeinrichtungsbaugruppe 1, die zum Bohren in Gestein 2 verwendet wird, um ein vorgebohrtes Pilotloch 3 aufzuweiten. Die Räumeinrichtung 1 beinhaltet einen Schaft und einen am Schaft 4 befestigten konischen Bohrmeißel 5. An den konischen Flächen des Bohrmeißels sind eine Anzahl von Bohrknöpfen 6 befestigt, die ausgebildet sind, um den eigentlichen Gesteinsbohrvorgang und die Gesteinentfernungsvorgang durchzuführen. An dem distal zum Schaft 4 angeordneten Ende des Meißels oder der Krone 5 befindet sich ein im Wesentlichen zylindrischer Pilotkörper 7, der vom konischen Bohrmeißel 5 geringfügig nach außen vorsteht. Der Pilotkörper 7 weist einen Außendurchmesser auf, der geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Pilotloches 3 ist, wodurch ermöglicht wird, dass der Pilotkörper die Räumeinrichtung 1 so führt, dass der Bohrer Gestein 2 symmetrisch um die Mitte des Pilotlochs wegschneidet oder anderweitig entfernt, und so dass das aufgeweitete Loch dem zuvor gebohrten Pilotloch 3 folgt. 1 thus shows a reamer assembly 1 for drilling in rock 2 used to be a pre-drilled pilot hole 3 dilate. The clearing device 1 includes a shaft and one on the shaft 4 attached conical drill bits 5 , At the conical surfaces of the drill bit are a number of drill buttons 6 attached, which are adapted to perform the actual rock drilling and the stone removal process. At the distal to the shaft 4 arranged end of the chisel or the crown 5 there is a substantially cylindrical pilot body 7 , the conical drill bit 5 protrudes slightly outwards. The pilot body 7 has an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the pilot hole 3 is, thereby allowing the pilot body the clearing device 1 so that leads the drill rock 2 cut away symmetrically about the center of the pilot hole or otherwise removed, and so that the flared hole the previously drilled pilot hole 3 follows.

2 stellt eine gemäß der Erfindung aufgebaute Räumeinrichtungsbaugruppe 11 dar. Der Hauptunterschied zwischen diesem Bohrer und dem in 1 dargestellten bereits bekannten Bohrer 1 besteht darin, dass bei der neuartigen Räumeinrichtungsbaugruppe 11 der Erfindung kein Führungspilotkörper vorhanden ist. Stattdessen verlässt man sich auf die Bohrknöpfe 16, um die Räumeinrichtung im Pilotloch zu führen. Im Fall von gemäß der Erfindung gestalteten Räumeinrichtungen sind den Bohrknöpfen 16 genaue Positionen im Bohrmeißel 15 der Räumeinrichtung 11 gegeben, so dass eine kombinierte Wirkung der Knöpfe gewährleistet, dass die Räumeinrichtung 11 beim Bohrvorgang im Gestein 12 im Pilotloch 3 geführt wird. In übriger Hinsicht weist die Räumeinrichtung 11 im Wesentlichen die gleiche Gestaltung wie die in 1 dargestellte Räumeinrichtung auf, mit anderen Worten beinhaltet sie einen Schaft 14 und einen im Wesentlichen konischen Bohrmeißel 15. 2 Fig. 3 illustrates a reamer assembly constructed in accordance with the invention 11 The main difference between this drill and the in 1 illustrated already known drill 1 is that in the novel Räumeinrichtungsbaugruppe 11 the invention no Führungspilotkörper is present. Instead, you rely on the drill buttons 16 to guide the clearing device in the pilot hole. In the case of reamers designed according to the invention, the drill buttons are 16 exact positions in the drill bit 15 the clearing device 11 given so that a combined effect of the buttons ensures that the reamer 11 during the drilling process in the rock 12 in the pilot hole 3 to be led. In other respects, the clearing device points 11 essentially the same design as the one in 1 shown broaching, in other words includes a shaft 14 and a substantially conical drill bit 15 ,

Gemäß der Erfindung ist die konische Fläche des Bohrmeißels 15 der Räumeinrichtung 11 in eine Mehrzahl von Segmenten 18 unterteilt, von denen jedes eine Mehrzahl von Bohrknöpfen 16 hält. Diese Knöpfe 16 weisen zueinander in jeweiligen Segmenten 18 die gleichen Positionen auf, mit anderen Worten enthält jedes Segment Knöpfe, die sich zueinander in dem gleichen Abstand von der Mittelachse des Bohrmeißels/der Räumeinrichtung wie die Knöpfe in den anderen Segmenten befinden. Somit befindet sich der Knopf 16 im Segment 18 im gleichen Abstand von der Mittelachse der Räumeinrichtung wie der Knopf 16a im Segment 18'; siehe 4 und 5. In ähnlicher Weise befindet sich der Knopf 16c im Segment 18 im gleichen Abstand von der Mittelachse der Räumeinrichtung wie der Knopf 16c' im Segment 18'.According to the invention, the conical surface of the drill bit is 15 the clearing device 11 into a plurality of segments 18 each of which has a plurality of drill buttons 16 holds. These buttons 16 point to each other in respective segments 18 the same positions, in other words, each segment contains buttons which are at the same distance from the central axis of the drill bit / reamer as the buttons in the other segments. This is the button 16 in the segment 18 at the same distance from the central axis of the clearing device as the button 16a in the segment 18 '; please refer 4 and 5 , Similarly, the button is located 16c in the segment 18 at the same distance from the central axis of the clearing device as the button 16c ' in the segment 18 ' ,

Dadurch, dass die Knöpfe 16 im Bohrmeißel 15 auf diese Weise angeordnet sind, sind die Knöpfe selbst befähigt, die Räumeinrichtung 11 beim Bohren in Gestein 12 zu führen, so dass bewirkt wird, dass das gebohrte Loch dem Pilotloch 13 folgt.Because of the buttons 16 in the drill bit 15 arranged in this way, the buttons themselves are capable of clearing 11 when drilling in rock 12 to guide, so that causes the drilled hole the pilot hole 13 follows.

Die verschiedenen Knöpfe 16 eines jeden Segmentes 18 sind so positioniert, dass sie in unterschiedlichen Radialabständen von der Mittelachse des Bohrmeißels liegen, so dass mindestens ein Knopf eines jeden Segmentes fähig ist, die Räumeinrichtung zur Kante des Pilotlochs zu führen. Wie aus der in 3 dargestellten Projektion in eine gemeinsame Ebene zu ersehen, liegen die Knöpfe 16 benachbart zueinander oder überlappen einander in einem gewissen Ausmaß. Dies gewährleistet, dass mindestens ein einziger Knopf 16 eines jeden Segmentes 18 immer fähig ist, gegen die Kante eines Pilotlochs zu tragen und dadurch die Räumeinrichtung entlang dem Loch zu führen.The different buttons 16 of each segment 18 are positioned so that they lie at different radial distances from the central axis of the drill bit, so that at least one button of each segment is capable of guiding the clearing device to the edge of the pilot hole. As from the in 3 To see the projection shown in a common plane, are the buttons 16 adjacent to each other or overlapping each other to some extent. This ensures that at least one button 16 of each segment 18 always able to bear against the edge of a pilot hole and thereby guide the broach along the hole.

Mit Hilfe verschiedener vertikaler Kettenlinien 19a, 19b und 19c zeigt 3, wie unterschiedliche Knöpfe 16a, 16b und 16c diese Knöpfe sind, die als Führungseinrichtungen in einem Pilotloch fungieren, dessen Wand den Linien 19a, 19b oder 19c folgt. Somit gibt es, resultierend aus der aneinander liegenden oder überlappenden Beziehung jeweiliger Knöpfe 16, immer einen Knopf in jedem Segment 18, der fähig ist, die Räumeinrichtung im Pilotloch zu führen. Ebenfalls sind die Knöpfe 16d und 16e dargestellt, die weiter nach außen zur Kante 20 des Bohrmeißels 15 hin liegen. Diese letzteren Knöpfe haben normalerweise keinen Führungseffekt, jedoch sind diese immer Knöpfe, die Gestein schneiden oder entfernen, ungeachtet dessen, ob die Kante des Pilotlochs der Linie 19a, der Linie 19b oder der Linie 19c folgt.Using different vertical chain lines 19a . 19b and 19c shows 3 how different buttons 16a . 16b and 16c these buttons are acting as guide devices in a pilot hole whose wall lines 19a . 19b or 19c follows. Thus, there is a result of the juxtaposed or overlapping relationship of respective buttons 16 , always a button in each segment 18 being able to guide the reamer in the pilot hole. Also are the buttons 16d and 16e shown, the farther outward to the edge 20 of the drill bit 15 lie down. These latter buttons normally have no guiding effect, but these are always buttons that cut or remove rocks, regardless of whether the edge of the pilot hole is the line 19a , the line 19b or the line 19c follows.

Die Knöpfe, die sich auf ihren konischen Segmenten am weitesten zur Mitte des Bohrmeißels hin befinden, d. h. die Knöpfe 16a sind diejenigen, welche die kleinste Größe des Pilotlochs bestimmen, mit der die Räumeinrichtung verwendet werden kann. Beispielsweise war es mit Hilfe der Erfindung möglich, ein Pilotloch mit einem Durchmesser von ca. 150 mm bis ca. 205 mm mit ein- und derselben Räumeinrichtung aufzuweiten.The buttons located on their conical segments furthest to the center of the drill bit, ie the buttons 16a are those which determine the smallest size of the pilot hole with which the reamer can be used. For example, it was possible with the aid of the invention to expand a pilot hole with a diameter of about 150 mm to about 205 mm with one and the same clearing device.

Die Knöpfe 16 sind in jedem der Segmente vorzugsweise zueinander in gleichem Muster angeordnet. Außerdem können mehrere Knöpfe in ein- und demselben Segment äquidistant zum Mittelpunkt des Bohrmeißels angeordnet sein, siehe insbesondere 5.Buttons 16 are preferably arranged in the same pattern in each of the segments. In addition, several buttons can be arranged in one and the same segment equidistant from the center of the drill bit, see in particular 5 ,

Der Bohrmeißel 15 muss mindestens drei Segmente 18 beinhalten, um eine korrekte Führung der Räumeinrichtung 11 zu erzielen. Es gibt vier Segmente im Fall der dargestellten Ausführungsform, jedoch kann diese Anzahl in Abhängigkeit von der Größe des Bohrers 11 größer sein.The drill bit 15 must be at least three segments 18 involve proper guidance of the clearing device 11 to achieve. There are four segments in the case of the illustrated embodiment, but this number may vary depending on the size of the drill 11 to be taller.

Die Segmente 18 sind miteinander am Ende des Bohrmeißels 15 mittels einer planaren oder geringfügig konkaven Transversalendfläche 21 miteinander verbunden. Bohrknöpfe 22 sind auch in der Transversalendfläche 21 des Bohrmeißels vorgesehen. Die Funktion dieser letzteren Knöpfe besteht nicht darin, Gestein wegzuschneiden, sondern jegliche Späne wegzuschleifen, die möglicherweise heruntergefallen sind und sich im Pilotloch festgesetzt haben. Beim Bohren eines Sackloches kommen diese Knöpfe 22 auch gegen den Boden des Loches zur Anlage, so dass eine Materialschädigung beim Bohrmeißel 15 verhindert wird.The segments 18 are together at the end of the drill bit 15 by means of a planar or slightly concave Transversalendfläche 21 connected with each other. drill buttons 22 are also in the Transversalendfläche 21 provided the drill bit. The function of these latter buttons is not to cut away rock, but to grind away any chips that may have fallen down and become lodged in the pilot hole. When drilling a blind hole, these buttons come 22 also against the bottom of the hole to the plant, causing a material damage to the drill bit 15 is prevented.

Somit ermöglicht eine Räumeinrichtungsbaugruppe der Erfindung, dass ein- und dieselbe Räumeinrichtung mit vorgebohrten Pilotlöchern unterschiedlicher Größen verwendet wird, obschon selbstverständlich innerhalb gewisser Grenzen, was zu dem früheren Fall verschieden ist, bei dem es erforderlich war, unterschiedliche Räumeinrichtungen, die an die Größe der jeweiligen Pilotlöcher angepasst sind, zu verwenden.Thus, a reamer assembly of the invention allows one and the same Scraper with pre-drilled pilot holes of different sizes is used, although of course within certain limits, which is different from the previous case where it was necessary to use different scrapers adapted to the size of the respective pilot holes.

Da eine Räumeinrichtung der Erfindung keinen Pilotkörper aufweist, besteht eine geringere Gefahr, dass der Bohrer Biegelasten ausgesetzt wird, die zu einem Brechen des Bohrschaftes führen.There a clearing device the invention no pilot body has, there is less danger that the drill bending loads is exposed, which lead to a breakage of the drill shank.

Die Gestaltung der Räumeinrichtung der Erfindung senkt auch die Gefahr, dass der Bohrer durch Späne, die im Pilotloch verbleiben, gestoppt wird, dank der Tatsache, dass die am Ende 21 des Bohrmeißels 15 angeordneten Knöpfe 22 fähig sind, diese Späne wegzuschleifen. Bohrspäne können sich leichter am Bohrmeißel vorbeibewegen und in das Pilotloch herunterfallen, als dies zuvor der Fall war, aufgrund des Nicht-Vorhandenseins eines hinderlichen Pilotkörpers.The design of the broach of the invention also reduces the risk that the drill will be stopped by chips left in the pilot hole, thanks to the fact that the end 21 of the drill bit 15 arranged buttons 22 are capable of grinding away these chips. Drill cuttings can more easily pass the drill bit and fall down into the pilot hole than previously, due to the absence of an obstructive pilot body.

Die Räumeinrichtung der Erfindung ist auch zum Räumen von Sacklöchern besser geeignet als Räumeinrichtungen des Standes der Technik, da die Gefahr einer Materialschädigung bei dem Bohrmeißel beträchtlich geringer als im Fall von Räumeinrichtungen des Standes der Technik ist, die einen Pilotkörper beinhalten. Ein weiterer durch die Erfindung gelieferter Vorteil besteht darin, dass ein Bohrmeißel, der keinen Pilotkörper beinhaltet, leichter als einer mit Pilotkörper ist.The reamer The invention is also for cleaning of blind holes better suited as clearing facilities of the prior art, since the risk of material damage in the drill bit considerably less than in the case of clearing facilities The prior art includes a pilot body. Another provided by the invention advantage is that a Drill bit, the no pilot body includes, lighter than one with pilot body.

Wie aus der vorhergehenden Beschreibung klar hervorgeht, kann die Räumeinrichtung der Erfindung in mehr als drei Segmente unterteilt sein, wobei Knöpfe in mindestens drei Segmenten zueinander in dem gleichen Abstand von der Mittelachse des Bohrmeißels entfernt angeordnet sind, wie in den anliegenden Ansprüchen definiert, so dass die notwendige Stabilität beim Führen des Bohrmeißels erzielt wird. Die Knöpfe in den übrigen Segmenten können in geeigneter Weise unterschiedlich positioniert sein.As clear from the foregoing description, the clearing device The invention may be divided into more than three segments, with buttons in at least three segments to each other at the same distance from the central axis of the drill bit are arranged remotely as defined in the appended claims, so that the necessary stability while guiding of the drill bit is achieved. Buttons in the rest Segments can be in suitably be positioned differently.

Claims

Reaming assembly ( 11 ) for expanding a drilled pilot hole or for widening a hole that has been widened in a first step in a deep hole drilling operation, the reaming assembly comprising a shank ( 14 ), which serves to fasten the broaching device at the end of a downhole hammer drill, and a conical drill bit or bit ( 15 ), wherein the conical drill bit ( 15 ) of the clearing device into at least three segments ( 18 ), and at least three of the segments ( 18 ) Drill buttons ( 16 ) arranged equidistant from the central axis of the drill bit, characterized in that the conical drill bit segments ( 18 ) in a transversal end face ( 21 ), which connects the conical segments directly.

A clearing assembly according to claim 1, characterized in that each segment ( 18 ) a plurality of drill buttons ( 16a - 16e ) includes.

A clearing assembly according to claim 2, characterized in that in each of the segments ( 18 ) the drill buttons ( 16a - 16e ) are arranged to each other in the same pattern.

Reaming assembly according to claim 2 or 3, characterized in that in one and the same segment a plurality of drill buttons ( 16 ) equidistant from the center of the drill bit ( 15 ) are arranged.

Reaming assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the drill buttons ( 16a - 16e ) of a single segment are arranged so that they are projected into a common plane ( 3 ) are close to each other or slightly overlapping each other.

Reaming assembly according to one of the preceding claims, characterized in that drill buttons ( 22 ) in the transversal end face ( 21 ) of the drill bit ( 15 ) are provided.